Detectores de fatiga integrados en vehículo basados en textiles inteligentes: proyecto HARKEN

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Marina Caballero Ortíz
hace 8 años
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1 Detectores de fatiga integrados en vehículo basados en textiles inteligentes: proyecto HARKEN II Jornada de desarrollo tecnológico aplicado a la Seguridad Vial The research leading to these results has received funding from the European Union Seventh Framework Programme (FP7/ ) under grant agreement n :

Vial The research leading to these results has received funding from the

2 Antecedentes En 2008 hubo 1,2 millones de accidentes de tráfico en la UE, lo que provocó 1,5 millones de heridos y muertes. La fatiga en la conducción provoca entre el 20 y el 35% de los accidentes graves. La proyección de estas cifras indica que puede haber cerca de 7,000 mueres anuales debido a los accidentes provocados por la fatiga en la UE. De acuerdo con el documento SafetyNet: Fatigue, las contramedidas para evitar la fatiga al volante pueden ir dirigidas a conductores, a compañías de transporte, a gestores y constructores de carreteras y a los fabricantes de vehículos.

La proyección de estas cifras indica que puede haber cerca de 7,000 mueres anuales debido a los accidentes provocados por la fatiga en la UE.

3 Antecedentes Los conductores pueden aprender a prevenir la fatiga gracias las campañas. Las compañías de transporte pueden introducir políticas especiales para educar a conductores y gestores sobre el problema. Las carreteras pueden ir equipadas con bandas sonoras que proveen al conductor de información audio-háptica al ser cruzadas. En el futuro, la legislación concerniente a las horas de trabajo y descanso puede ser mejorada. Los vehículos pueden ser equipados con dispositivos que detecten la reducción en la calidad de la conducción ligada a la fatiga.

Las carreteras pueden ir equipadas con bandas sonoras que proveen al conductor de información audio-háptica al ser cruzadas.

4 Sistemas embarcados de detección de fatiga Las medidas embarcadas en vehículo son especialmente interesantes en tanto que son las más directas. Estos sistemas necesitan, como información de entrada, el estado del conductor, que puede ser obtenido por los componentes de interior del vehículo que estén en contacto con el mismo. Existen múltiples aproximaciones para monitorizar el estado del conductor, basadas, gran parte de ellas, en evidencias médicas sobre estudios de sueño que se apoyan en medidas psico-fisiológicas. Sistemas validados pero intrusivos y complejos.

vehículo que estén en contacto con el mismo.

5 Sistemas embarcados de detección de fatiga Aproximaciones indirectas: Variables de la conducción Reconocimiento facial Variables fisiológicas a través de la piel Otras variables fisiológicas periféricas

6 Sistemas embarcados de detección de fatiga Aproximaciones indirectas: Variables de la conducción Reconocimiento facial Variables fisiológicas a través de la piel Otras variables fisiológicas periféricas 2010 Mercedes Benz E- Class Attention Assist Posición del volante, desviación del carril, presión en el pedal, distancia entre vehículos + Fáciles de obtener a través del CAN - Pueden subestimar la pérdida de habilidades para responder a riesgos repentinos

Class Attention Assist Posición del volante, desviación del carril, presión en el pedal, distancia entre vehículos

7 Sistemas embarcados de detección de fatiga Aproximaciones indirectas: Variables de la conducción Reconocimiento facial Variables fisiológicas a través de la piel Otras variables fisiológicas periféricas Fuente: Efficient Car Alarming System for Fatigue Detection during Driving Muhammad Fahad Khan and Farhan Aadil International Journal of Innovation, Management and Technology, Vol. 3, No. 4, August 2012 Detección de elementos faciales y sus cambios, sobre todo porcentaje de ojo cerrado (PERCLOS) + Buen indicador de somnolencia -Limitaciones de uso (iluminación, tipo de conductor)

Fahad Khan and Farhan Aadil International Journal of Innovation, Management and Technology, Vol. 3, No.

8 Sistemas embarcados de detección de fatiga Aproximaciones indirectas: Variables de la conducción Reconocimiento facial Variables fisiológicas a través de la piel Otras variables fisiológicas periféricas Variables fisiológicas (sudoración de la piel, temperatura corporal) + Validez desde el punto de vista médico y capacidad de anticipación -Limitaciones de uso (zonas en contacto directo con la piel)

periféricas Variables fisiológicas (sudoración de la piel, temperatura corporal) + Validez desde el

9 Sistemas embarcados de detección de fatiga Aproximaciones indirectas: Variables de la conducción Reconocimiento facial Variables fisiológicas a través de la piel Otras variables fisiológicas periféricas Otras variables fisiológicas + Mismas ventajas que las anteriores y mayor robustez - Necesidad de desarrollo tecnológico

piel Otras variables fisiológicas periféricas Otras variables fisiológicas +

Proyecto HARKEN HARKEN es un proyecto financiado por la UE en el 7º programa marco (FP7/2007-2013) Objetivo Desarrollo de un sistema de

10 Proyecto HARKEN HARKEN es un proyecto financiado por la UE en el 7º programa marco (FP7/ ) Objetivo Desarrollo de un sistema de sensores no invasivos, integrados en la funda del asiento y en el cinturón de seguridad, capaces de medir la respiración y ritmo cardíaco del conductor

sensores no invasivos, integrados en la funda del asiento y en el

11 Consorcio Borgstena coordina el proyecto y la integración del producto final, es un proveedor de textiles de la industrial del automóvil Sensing Tex fabrica sensores textiles (Tecnología Textronics) ALATEX Narrow Webbings produce cinturones para distintos sectores, tanto elásticos como rígidos PLUX Wireless Biosignals está enfocada al desarrollo y estado del arte sensores y sistemas de adquisición de datos wireless para investigación Fico Mirrors S.A. participa como end User, y es el road to market del producto integrado IBV provee su experiencia en la monitorización de la actividad fisológica de conductores así como sus recursos experimentales para realizar pruebas con usuarios reales UMAN's School of Materials ha realizado la investigación relacionada con la caracterización y ensayo de materiales EII ha diseñado la Unidad Central de Proceso (SPU) y el interfaz de usuario, construyendo el prototipo e integrando los sensores

adquisición de datos wireless para investigación Fico Mirrors S.A.

12 PYMEs RTD Rol de los socios MATERIALES ELECTRÓNICA INTEGRACIÓN Y VALIDACIÓN MERCADO TECNOLOGÍA COORDINADOR ASIENTO ASIENTO SENSORIZADO SISTEMA INTEGRADO CINTURÓN CINTURÓN SENSORIZADO

13 Concepto

14 Estructura del proyecto WP1 Definición de variables WP2 Materiales sensores WP3 Procesado de señal WP4 Textiles del asiento WP5 Cinturón de seguridad WP6 Unidad de procesado WP7 Integración WP8 Estudios de campo

Textiles del asiento WP5 Cinturón de seguridad WP6

componentes de hardware Diseño de los front ends Especificaciones del

15 WP1. Definición de variables Obtención de señales de referencia ECG y respiración Efecto de las vibraciones y del movimiento Elementos y componentes de hardware Diseño de los front ends Especificaciones del prototipo Requisitos del sistema final Condiciones de seguridad del cinturón

WP2. Materiales sensores Análisis de los sensores existentes a nivel macro- y microscópico Diseño experimental modificando composiciones químicas y características físicas

16 WP2. Materiales sensores Análisis de los sensores existentes a nivel macro- y microscópico Diseño experimental modificando composiciones químicas y características físicas (espesor, capas intermedias) de los sensores Ensayos en máquina y con sujetos reales para determinar la combinación óptima de las soluciones ensayadas Análisis de sensibilidad y fiabilidad

físicas (espesor, capas intermedias) de los sensores Ensayos en máquina y con sujetos

WP3. Procesado de señal Desarrollo de los algoritmos de procesado de señal Desarrollo de los filtros adaptativos, eliminación de la deriva y eliminación de artefactos Filtrados de la señal

17 WP3. Procesado de señal Desarrollo de los algoritmos de procesado de señal Desarrollo de los filtros adaptativos, eliminación de la deriva y eliminación de artefactos Filtrados de la señal cardíaca y respiratoria Desarrollo de ensayos de validación Validación de los algoritmos a través de la medida de la fiabilidad, comparando los resultados de los sensores con medidas fisiológicas directas

cardíaca y respiratoria Desarrollo de ensayos de validación Validación de los algoritmos a través

WP4. Textiles del asiento Desarrollo de una familia de prototipos de fundas textiles con sensores integrados Pruebas de resistencia y montabilidad Diseño y fabricación del textil del

18 WP4. Textiles del asiento Desarrollo de una familia de prototipos de fundas textiles con sensores integrados Pruebas de resistencia y montabilidad Diseño y fabricación del textil del asiento con los sensores integrados en modo prototipo Ensayos de los prototipos para comprobar la fiabilidad y robustez del sistema Análisis con usuarios de las distintas configuraciones

del asiento con los sensores integrados en modo prototipo Ensayos de los prototipos para

WP5. Cinturón de seguridad Diseño y fabricación de prototipo de cinturón Integración de los sensores en el cinturón Medición y análisis de la configuración del cinturón de seguridad en

19 WP5. Cinturón de seguridad Diseño y fabricación de prototipo de cinturón Integración de los sensores en el cinturón Medición y análisis de la configuración del cinturón de seguridad en condiciones de uso normales Comparación de los resultados con señales biomédicas Análisis del efecto de la antropometría en la ubicación de los sensores de respiración y ritmo cardíaco

condiciones de uso normales Comparación de los resultados con señales biomédicas Análisis

como producto acabado En la fase de integración de software, se enviaron datos brutos a un PC

20 WP6. Unidad de procesado Diseño y fabricación de la unidad de procesado Las partes del sistema se simularon en primera instancia y posteriormente se fabricaron en modo prototipo y como producto acabado En la fase de integración de software, se enviaron datos brutos a un PC para el post procesado y, posteriormente se ajustaron los algoritmos para ser programados en la SPU

WP7 y 8. Integración y estudio de campo Integración del sistema para comprobar el funcionamiento de los sensores y la electrónica en simulador y en entorno real.

21 WP7 y 8. Integración y estudio de campo Integración del sistema para comprobar el funcionamiento de los sensores y la electrónica en simulador y en entorno real. Desarrollo de dos prototipos funcionales, instalación en un simulador de conducción ara validar el sistema Instalación en vehículo real para estudio de campo en pista cerrada

22 Conclusiones y siguientes pasos En HARKEN se han desarrollado un prototipo de asiento y cinturón completamente funcionales que captan la presión provocada por la respiración y el latido del corazón El sistema es capaz de detectar el ritmo respiratorio y cardíaco y separar ambas señales El sistema HARKEN posee precisión suficiente como para diferenciar los picos R-R de la señal cardíaca, cuya distancia es indicador del estado de sueño HARKEN obtiene la respiración abdominal y torácica y diferencia cambios en el patrón respiratorio

23 Conclusiones y siguientes pasos Actualmente, las empresas miembros del consorcio están patentando la tecnología desarrollada El prototipo posee un coste acotado, dentro de los rangos de los proveedores del sector automoción Se prevé que las empresas modifiquen sus procesos productivos para pasar de prototipo a producto serie Las empresas se encuentran en contacto con TIER 1 y OEMs para adaptar el producto desarrollado a las especificaciones de los fabricantes de vehículos

24 The research leading to these results has received funding from the European Union Seventh Framework Programme (FP7/ ) under grant agreement n :

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